第Ⅱ单元核反应·核能.DOC

第Ⅱ单元 核反应·核能 巩固：夯实基础 一、核反应 核反应虽然有成千上万，但是根据其特点可分为四种基本类型：衰变、人工转变、轻核聚变和重核裂变. 1.衰变 原子核自发地放出某种粒子而转变为新核的变化叫做原子核的衰变.放射性元素衰变时放出 的射线共有三种：α射线、β射线和γ射线，其射线的本质和性质如下表： 种类本质电离本领穿透本领α射线He最强最弱(空气中几厘米或一张薄纸)β射线e较弱很强(几毫米的铝板)γ射线光子最弱最强(几厘米的铅板)按照衰变时放出粒子的不同又分为α衰变和β衰变，其核反应方程如下： U→TH+He （α衰变） TH→Pa+e （β衰变） 半衰期是放射性元素的原子核有半数发生衰变需要的时间，它表示放射性元素衰变的快慢.半衰期是由核本身的性质决定的，与它所处的物理状态或化学状态无关.不同的放射性元素 半衰期不同. 2.人工转变 原子核在其他粒子作用下变成另一种原子核的变化称为人工转变.利用原子核的人工转变，人们发现了质子、中子，认清了原子核的结构，并且制造了上千种放射性同位素，在工业、农业、医疗和科研等许多方面得到广泛的应用.著名的方程式如： N+He→O+H （卢瑟福，发现质子） Be+He→C+n (查德威克，发现中子) （约里奥·居里、伊丽芙·居里发现并人工制造放射性同位素) 3.重核裂变 重核裂变：重核分裂成中等质量的核的反应过程.如：U+n→Xe+Sr+10n. 由于中子的增值使裂变反应能持续地进行的过程称为链式反应.发生链式反应的条件是：裂变物质的体积＞临界体积. 裂变的应用：原子弹、原子反应堆. 4.轻核聚变 轻核聚变是轻核结合成质量较大的核的反应过程.如：H+H→He+n. 发生聚变反应的条件是：超高温(几百万度以上)——热核反应. 聚变的应用：氢弹、可控热核反应. 二、核能 1.核力：核子间作用力.其特点为短程强引力：作用范围为2.0×10-15 m，只在相邻的核子间发生作用. 2.核能：核子结合为原子核时释放的能量或原子核分解为核子时吸收的能量，叫做原子核 的结合能，亦称核能. 3.质能方程、质量亏损 爱因斯坦质能方程E=ｍc2说明物体的质量和能量之间存在着一定的关系，一个量的变 化必然伴随着另一个量的变化.核子在结合成原子核时放出核能，因此，原子核的质量必然 比组成它的核子的质量和要小Δｍ，这就是质量亏损.由质量亏损可求出释放的核能ΔE=Δｍc2；反之，由核能也可求出核反应过程的质量亏损. 理解：要点诠释 考点一 核反应 （1）原子核既然是由质子和中子组成的，那么为什么还会从原子核里发射出α粒子、β粒子?实际上，发射出来的α粒子和β粒子仍是原子核内的质子和中子结合或转化而成的.α粒子是原子核内的2个质子和2个中子结合在一起发射出来的，β粒子是原子核内的中子转化为质子时产生并发射出来的.所以不能因为从原子核中发射出α粒子和β粒子就认为原子核也是由它们组成的. （2）质量数守恒和核电荷数守恒是我们书写核反应方程的重要依据，但要以核反应的事实为基础，不能仅仅根据该两条守恒定律随意书写事实上不存在的核反应方程. 另外，核反应通常是不可逆的，方程中只能用“→”连接并指示反应方向，而不能用“=”连接. 考点二 核能 （1）ΔΕ=Δmc2是计算核能的常用方法.在具体应用中要注意单位制的统一及不同单位的换算.若质量单位取原子质量单位u，则： 1 u=1.66×10-27 kg相当于931.5 MeV，该结论亦可在计算中直接应用. （2）在无光子辐射的情况下，核反应中释放的核能转化为生成的新核和新粒子的动能. 因而在此情况下可应用力学原理——动量守恒和能量守恒来计算核能. 诱思：实例点拨 【例1】 (2005北京高考理综)为纪念爱因斯坦对物理学的巨大贡献，联合国将2005年定为“国际物理年”.对于爱因斯坦提出的质能方程E=mc2，下列说法中不正确的是( ) A.E=mc2表明物体具有的能量与其质量成正比 B.根据ΔE=Δmc2可以计算核反应中释放的核能 C.一个中子和一个质子结合成氘核时，释放出核能，表明此过程中出现了质量亏损 D.E=mc2中的E是发生核反应中释放的核能 解析：E=mc2中E为质量为m的物质所对应具有的能量，不是核反应中释放的能量，所以D选项错误. 答案：D 【例2】 Th（钍）经过一系列α和β衰变，变成Pb（铅）.下列说法正确的是（ ） A.铅核比钍核少8个质子 B.铅核比钍核少16个中子 C.共经过4次α衰变和6次β衰变 D.共经过6次α衰变和4次β衰变 解析：由于β衰变不会引起质量数的减少，故可先根据质量数的减少确定α衰变的次数为：